专利名称：电子式南美白对虾货架期预测专家系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用实时监测方法对南美白对虾货架期进行实时预测的装置，可以
依附在白对虾上。
背景技术：
现阶段的货架期预测系统存在如下缺点其预测值与实际值的拟合度差，系统高功耗甚至要采用电源供电，装置体积庞大，使用起来很不方便，不具备温度和货架期历程查询功能，无法将用户感兴趣的数据传输至上位机， 一般不具备报警功能，用户不能根据自己的需求设定一些参数等，并且要求只能在食品产出时使用，因此没有在现实生活中得到应用。因此，急需一种便捷、小巧、高拟合度、超低功耗、在食品任何阶段均可以方便使用的货架期预测装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种对南美白对虾的货架期进行实时预测的电子式装置，解决了南美白对虾货架期难以跟随环境变化而实时预测的难题。 为了实现以上目的，本项发明提供了一种对南美白对虾货架期进行实时预测的装置和货架期计算方法，其特征在于通过温度传感器实时采集白对虾的温度，将温度值和所经历的时间传递给微处理器，采用模糊规则库里面的某条规则对数据进行处理后，得到白对虾的货架期，同时经由显示屏显示出来。当白对虾的温度高于温度阈值或货架期低于货架期阈值时发出警报，以提醒工作人员采取措施。最终实现对白对虾品质、环境状况和设备运行状况进行实时自动化、智能化检测。 所属的软件包括RS232串口通信软件、温度采集信息处理软件、货架期计算软件、系统时间管理、报警信息处理、信息存储等各种应用软件。 所述的装置包括基于MSP430F149的微处理器及其外围电路、温度传感器模块、单键按键模块、报警模块、液晶显示模块、扩展存储模块、日历时钟模块以及基于RS232的串口通信模块，各模块间连接电路和电信号连接电路，见图l和图2。其中MSP430F149接受温度传感器采集到的温度值，在采集到3个温度值后按照某种规则计算货架期，然后把温度、货架期、时间送由液晶显示。温度每次更新是对应的温度、货架期、时间都存储在外扩DataFlash，其中时间由日历时钟芯片DS1302提供，只有第一次使用本装置时需设置系统时间。温度和货架期超过阈值时，系统均提供报警功能。并且本装置具有便捷、小巧、高拟合度、超低功耗、在食品任何阶段均可以方便使用等优点，为采用实时监测方法对白对虾货架期进行实时更新和自动显示提供了有效、可靠的处理设备及方法，提高了白对虾的品质保障和利用效率。
图1为本发明的组成模块示意图
图2为本发明的硬件设计示意图
图3为本发明的系统功能示意图
图4为本发明的系统总流程图
具体实施例方式
以下结合附图及实例对本发明作进一步描述。 南美白对虾货架期预测专家系统装置，其组成模块示意图包括MSP430F149、温度 传感器模块、单键按键模块、货架期报警模块、温度报警模块、液晶报警模块、扩展存储模 块、日历时钟模块、RS232串口通信模块以及电源处理模块等，由温度传感器模块采集南美 白对虾的实时温度，和距离上次计算货架期的时间，按照某种规则采用对应的一级动力学 反应式和Arrhenius方程计算南美白对虾的剩余货架期；然后由液晶屏显示当前温度、货 架期、时间；当温度高于温度阈值时，系统灯光报警；当货架期低于货架期阈值时，系统声 音报警；系统预设的温度阈值为2(TC，货架期阈值为1.5天，用户可以修改温度和货架期阈 值。每采集一次温度，都把时间、温度、货架期保存在扩展存储Data Flash里，当用于需要 这些数据时，便可按照RS232串口协议将这些数据方便地传输到上位机上。本发明是食品 冷藏链中保证食品品的一个重要环节，系统温度采集定时器时间到时，微控制器向传感器 节点发布采集温度的命令，并把采集到的温度值保存到外扩存储；由液晶屏显示白对虾当 前的温度、货架期、时间，并对这些数据进行存储；按照用户的需求，可查询白对虾的历史温 度以及将感兴趣的数据传输至上位机。本系统存储容量大、计算能力强，软件功能智能化， 拥有统一完整的外部接口和通用标准接口 (JTAG调试接口 、 USB接口等)，并具有很好的扩 展性和高度的灵活性，装置硬件电路设计包括基于MSP430F149的微处理器、温度传感器、 单键按键、报警、液晶屏、扩展存储Data Flash、日历时钟芯片以及基于RS232的串口通信 电路，及各模块间连接电路和电信号连接电路的嵌入式硬件平台。软件包括RS232串口通 信软件、温度采集信息处理软件、货架期计算软件、系统时间管理、报警信息处理、信息存储 等各种应用软件。其中，所述的货架期计算软件，是基于大量实验得到的模糊规则库，根据 实际的情况采用不同的规则按照一级动力学模型和Arrhenius方程计算白对虾的货架期， 从而最终实现了具有高拟合度的实时货架期预测功能。
本发明装置采用的主要技术如下
1.嵌入式技术 对于系统整个装置的设计，是基于嵌入式技术进行的。嵌入式的优点是可处理大 量采集信号，处理速度快，实时性好，主控制器采用TI公司生产的MSP430F149，具有60KB 的FLASH和2KB的RAM, FLASH主要用户存放系统软件，如RS232串口通信软件、货架期计算 软件等各种应用软件；主频率可达8Mhz ;硬件乘法器使系统更快地得到白对虾的实时货架 期；其USART支持UART功能和SPI功能，实现系统数据的快捷传输；定时器可以实现对温度 采集时间和货架期计算时间的定时功能，当定时时间到时触发系统采集温度或者计算货架 期。 2. RS232技术 本系统存储于以SPI方式实现外扩Data Flash里面的数据，在用户需要时，可以 通过RS232串口通信方式传输至上位机上。RS232是现今发展成熟的串口数据传输协议，数据传输过程信号稳定，不需要外接电源，只需2号、3号引脚便可以实现数据传输，因此被选 作本装置与上位机的通信协议，系统微处理器MSP430F149的UTXD1、UXD1支持UART数据传 输方式，分别与2号、3号引脚连接，即可实现数据的传输，其中本装置自定义RS232的具体 通信协议过程。 3.现场数据处理技术 在本装置的硬件电路上采用SPI电路外扩一片ATMEL大小为2Mb的Data Flash芯 片AT45DB021用于温度、货架期历程数据的存储。由温度传感器采集来的温度值的准确度 是整个系统正常运行的关键， 一个错误的温度值即可使得货架期的计算程序跑飞，因此本 装置采用两种方法来确保采集温度值的准确度。其一，在本装置的硬件设计上采取温度传 感器的线性化处理；其二，为提高采集温度的精确性，在软件上进一步对温度值进行标定。
本装置的标定方法如下首先将温度传感器至于标准参考温度下，记录下在此标 准参考温度下由温度传感器采集的数字信号值，按照从小到大的顺序测量出与标准温度值 对应的有温度传感器采集的测量值，便可得到一组不等间距的已知数据，据此便可求出这 些数据之外的传感器温度所对应的实际标准温度。常用的校正方法由线性插值、多项式插 值、最小二乘拟合法等。考虑到本系统的存储和运算能力，采用最小二乘拟合法进行函数逼 近，使得求出的函数与实际有较高的拟合度，同时也要求函数在形式上也尽可能简单。由于 温度传感器采集的温度值与标准的绝对温度成正比例，再经过硬件上的线性化处理，可以 确定本装置所需的最小二乘法得到的函函数形式为直线。
权利要求
一种基于嵌入式芯片MSP430F149的电子式南美白对虾实时货架期预测装置，包括微处理器、与上位机串口通信模块、液晶显示器、外扩Data Flash芯片、日历时钟芯片、温度传感器、单键按键和报警等装外围电路及各器件间的电信号连接电路；其中与上位机的串口通信模块采用RS232网络，并自定义网络通信协议；本装置通过RS232串口与上位机进行通信，传输数据至上位机。
2. 基于嵌入式芯片MSP430F149的电子式南美白对虾实时货架期预测装置，其特征在于系统自带有60KB的FLASH和2KB的RAM，其中FLASH用来存放系统代码，包括RS232串口通信软件、温度采集信息处理软件、货架期计算软件、系统时间管理、报警信息处理、外扩存储等各种应用软件等；另外，本装置外扩2Mb的Data Flash,用于存放白对虾的温度和货架期历程数据。
3. 基于嵌入式芯片MSP430F149的电子式南美白对虾实时货架期预测装置是基于TTT(Time-Temperature-Tolerance)理论预测白对虫下的货架期，即以TVBN、菌落总数、K值、感官评定、ra值5个指标为基准，基于大量实验得到的基于TVBN和菌落总数的模糊规则库，根据实际的情况采用不同的规则按照一级动力学模型和Arrhenius方程预测白对虾的货架期。
4. 基于嵌入式芯片MSP430F149的电子式南美白对虾实时货架期预测装置，其特征在于对温度传感器进行了线性化处理和温度标定。
全文摘要
本发明属于温度检测技术领域，具体为一种用于南美白对虾在运输销售过程中的实时检测温度和预测货架期的装置，可直接依附于南美白对虾表面，对其温度和货架期实时更新和显示。装置通过温度传感器采集温度，而后将温度值送到微控制器，按照某种方法计算得货架期，再由液晶屏显示温度值和货架期、时间；此外，还可以将这些数据通过RS232串口通信模块与上位机进行通信，把数据传输至上位机；用户可以根据自己需要，设置个性化的货架期预测专家系统，系统还提供有报警功能。本装置可实现白对虾实时温度的检测和货架期预测的功能，可将数据发送到PC机上。本发明高效、可靠、操作方便，解决了白对虾在运输销售中实时货架期难以预测的难题。
文档编号G06Q50/00GK101714224SQ20091005392
公开日2010年5月26日 申请日期2009年6月26日 优先权日2009年6月26日
发明者刘丽媛, 刘慧芳, 卜涛, 谢晶, 陈明, 高强 申请人:上海海洋大学